KR20160076428A - 가변하는 햅틱 효과들을 생성하기 위한 미리 프로그램된 자기 표면들 및 패턴들을 갖는 프로그램가능한 자석들을 구비하는 햅틱 액추에이터 - Google Patents

가변하는 햅틱 효과들을 생성하기 위한 미리 프로그램된 자기 표면들 및 패턴들을 갖는 프로그램가능한 자석들을 구비하는 햅틱 액추에이터 Download PDF

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KR20160076428A
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더글라스 빌링톤
윌리암 린
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임머숀 코퍼레이션
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Abstract

햅틱 주변 장치는 사용자 입력 엘리먼트에 햅틱 효과들을 제공하기 위해 사용자 입력 엘리먼트에 결합된 자기 액추에이터를 포함한다. 자기 액추에이터는 적어도 2개의 대향하는 프로그램가능 자석들, 제1 프로그램가능 자석 및 제2 프로그램가능 자석을 포함하고, 미리 프로그램된 패턴들을 이용하여 사용자 입력 엘리먼트들의 모션을 제어한다. 각각의 프로그램가능 자석은 자기 엘리먼트들의 미리 프로그램된 패턴을 갖는다. 자기 엘리먼트들의 미리 프로그램된 패턴들은 서로 상호작용하여 햅틱 효과들을 야기한다. 자기 액추에이터에 의해 출력된 햅틱 효과들을 가변하기 위해, 제2 프로그램가능 자석은 미리 프로그램된 패턴의 방향 또는 위치를 변경하기 위해 선회, 회전 또는 이와는 다른 방식으로 움직인다. 제2 프로그램가능 자석의 재배향된 패턴은 제1 프로그램가능 자석과 제2 프로그램가능 자석 간의 상호작용을 변경시키고, 이에 따라 사용자 입력 디바이스에 상이한 햅틱 효과들이 출력되게 된다.

Description

가변하는 햅틱 효과들을 생성하기 위한 미리 프로그램된 자기 표면들 및 패턴들을 갖는 프로그램가능한 자석들을 구비하는 햅틱 액추에이터{HAPTIC ACTUATORS HAVING PROGRAMMABLE MAGNETS WITH PRE-PROGRAMMED MAGNETIC SURFACES AND PATTERNS FOR PRODUCING VARYING HAPTIC EFFECTS}
본원의 실시예는 햅틱 효과가 사용자 입력 엘리먼트에 향하도록 사용자 입력 엘리먼트에 결합된 자기 액추에이터들을 갖는 디바이스에 관한 것이다.
비디오 게임 및 비디오 게임 시스템은 캐주얼 게이머에 대한 마케팅 및 캐주얼 게이머로부터의 결과적인 참여 때문에 한층 더 인기를 얻고 있다. 종래의 비디오 게임 디바이스들 또는 제어기들은 시각적 및 청각적 큐(cue)를 사용하여 사용자에게 피드백을 제공한다. 일부 인터페이스 디바이스에서, 보다 일반적으로 통칭해서 "햅틱 피드백" 또는 "햅틱 효과"로 알려진, 운동감각적 피드백(kinesthetic feedback)(예를 들어, 능동적 및 저항력 피드백) 및/또는 촉각 피드백(예를 들어, 진동, 텍스처(texture), 및 열)이 또한 사용자에게 제공된다. 햅틱 피드백은 사용자 인터페이스를 향상시키고 단순화시키는 큐들을 제공할 수 있다. 구체적으로는, 진동 효과 또는 진동촉각 햅틱 효과는 사용자에게 특정의 이벤트를 알리기 위해 또는 시뮬레이트된 또는 가상 환경 내에서 더 큰 감각적 몰입감을 생성하기 위한 사실적인 피드백을 제공하기 위해 전자 디바이스의 사용자에게 큐를 제공하는 데 유용할 수 있다.
사용자가 사용자 입력 엘리먼트와 상호작용하여 동작을 유발하는 의학 디바이스, 자동차 제어, 원격 제어 및 다른 유사한 디바이스 등의 다른 디바이스는 햅틱 피드백 또는 햅틱 효과로부터 이득을 얻는다. 예를 들어, 그리고, 제한에 의해서가 아니라, 의료 디바이스들 상의 사용자 입력 엘리먼트들은 의료 디바이스의 말단부에서 환자의 신체 내의 동작을 야기하도록 의료 디바이스의 근접 부분에서 환자의 신체 외부에 있는 사용자에 의해 동작될 수 있다. 햅틱 피드백 또는 햅틱 효과는 사용자에게 특정 이벤트를 알리거나 의학 장치의 말단에서 환자와의 의학 디바이스의 상호작용에 관한 현실적인 피드백을 사용자에게 제공하는 디바이스에 채용될 수 있다.
게이밍 및 다른 디바이스에 대한 통상적인 햅틱 피드백 시스템은 햅틱 피드백을 생성하기 위해 제어기의 하우징에 부착된 하나 이상의 액추에이터를 일반적으로 포함한다. 그러나, 이러한 통상적인 햅틱 피드백 시스템은 제어기의 전체 본체를 따른 햅틱 감각을 생성한다. 이러한 디바이스는 특정 액션 또는 위치에 대하여 사용자에게 타겟 또는 지향적 햅틱 감각을 제공하지 않는다. 본 명세서에서의 실시예들은 디바이스/제어기의 전체 본체를 따라 생성되는 일반 햅틱 효과와는 분간 또는 구별될 수 있는, 햅틱 효과를 사용자 입력 엘리먼트에 제공하는 햅틱 피드백 시스템에 관한 것이다.
본원의 실시예들은 하우징, 사용자 입력 엘리먼트, 및 하우징내에 위치하며 사용자 입력 엘리먼트에 결합된 자기 액추에이터를 포함하는 햅틱 주변 장치에 관한 것이다. 자기 액추에이터는 사용자 입력 엘리먼트에 부착된 제1 프로그램가능 자석과 하우징내에 배치된 제2 프로그램가능 자석을 포함한다. 제1 및 제2 프로그램가능 자석들은 각각 자기 엘리먼트들의 미리 프로그램된 패턴을 가지고 자기 엘리먼트들의 미리 프로그램된 패턴들은 서로 상호작용하여 햅틱 효과들을 사용자 입력 엘리먼트들에 출력한다. 제2 프로그램가능 자석의 자기 엘리먼트들의 미리 프로그램된 패턴은 제2 프로그램가능 자석이 제1 구성에 있을 때, 제1 햅틱 효과가 사용자 입력 엘리먼트에 출력되고, 제2 프로그램가능 자석이 제2 구성에 있을 때, 제2 햅틱 효과가 사용자 입력 엘리먼트에 출력되도록 제1 프로그램가능 자석의 자기 엘리먼트들의 미리 프로그램된 패턴에 대해 이동가능하고, 제1 및 제2 햅틱 효과는 서로 상이하다.
본원의 실시예에서, 모터는 제2 프로그램가능 자석에 결합된다. 모터는 프로세서로부터 햅틱 효과 구동 신호를 수신하도록 구성되고 프로세서로부터의 햅틱 효과 구동 신호에 응답하여 제1 프로그램가능 자석의 자기 엘리먼트들의 미리 프로그램된 패턴에 대해 제2 프로그램가능 자석의 자기 엘리먼트들의 미리 프로그램된 패턴을 위치 전환하도록 구성된다.
본원의 실시예들은 또한 호스트 컴퓨터, 프로세서, 및 제어기를 포함하는 게이밍 시스템에 관한 것이다. 제어기는 하우징, 사용자 입력 엘리먼트, 및 하우징내에 위치하며 사용자 입력 엘리먼트에 결합된 자기 액추에이터를 포함한다. 자기 액추에이터는 사용자 입력 엘리먼트에 부착된 제1 프로그램가능 자석과 하우징내에 배치된 제2 프로그램가능 자석을 포함한다. 제1 및 제2 프로그램가능 자석들은 각각 사용자 입력 엘리먼트에 햅틱 효과들을 출력하기 위해 상호작용하는 자기 엘리먼트들의 미리 프로그램된 패턴을 갖는다. 제2 프로그램가능 자석의 자기 엘리먼트들의 미리 프로그램된 패턴은 제2 프로그램가능 자석이 제1 구성에 있을 때, 제1 햅틱 효과가 사용자 입력 엘리먼트에 출력되고, 제2 프로그램가능 자석이 제2 구성에 있을 때, 제2 햅틱 효과가 사용자 입력 엘리먼트에 출력되도록 제1 프로그램가능 자석의 자기 엘리먼트들의 미리 프로그램된 패턴에 대해 이동가능하고, 제1 및 제2 햅틱 효과는 서로 상이하다.
본 발명의 상술한 그리고 다른 특징들 및 장점들은 첨부 도면들에 예시된 본 발명의 실시예들에 대한 이하의 설명으로부터 명백하게 될 것이다. 본 명세서에 포함되어 본 명세서의 일부를 형성하고 있는 첨부 도면은 또한 본 발명의 원리를 설명하고 관련 기술의 숙련된 자가 본 발명을 구성 및 실시할 수 있게 하는 역할을 한다. 도면은 실척대로 그려진 것이 아니다.
도 1a는 제어기의 일 실시예의 사시도이다.
도 1b는 도 1a의 제어기의 다른 사시도이다.
도 2는 호스트 컴퓨터 및 디스플레이와 결합한 도 1a 및 도 1b의 제어기의 블록도이다.
도 3은 게이밍 태블릿의 실시예의 사시도이다.
도 4는 도 1a 및 도 1b의 제어기의 일부의 측면도로서, 여기서 제어기의 하우징은 그 내부 컴포넌트들을 예시하기 위해, 특히 제어기의 버튼을 위한 자기 액추에이터를 예시하기 위해 제거되어 있다.
도 5a는 종래의 자석의 사시도이다.
도 5b는 프로그램가능한 자석의 사시도이다.
도 6은 도 4의 제어기의 버튼을 위한 자기 액추에이터의 제1 프로그램가능 자석의 평면도이다.
도 7은 도 4의 제어기의 버튼을 위한 자기 액추에이터의 제2 프로그램가능 자석의 평면도로서, 여기서 제2 프로그램가능 자석은 제1 방향 또는 구성에 있다.
도 8은 도 4의 제어기의 버튼을 위한 자기 액추에이터의 제2 프로그램가능 자석의 평면도로서, 여기서 제2 프로그램가능 자석은 제2 방향 또는 구성에 있다.
도 9는 도 1a 및 도 1b의 제어기의 일부의 측면도로서, 여기서 하향력(downward force)은 제어기의 버튼에 가해진다.
도 10a는 다른 실시예에 따른 자기 액추에이터의 제2 프로그램가능 자석의 평면도로서, 여기서 제2 프로그램가능 자석은 자석들의 어레이를 포함한다.
도 10b는 다른 실시예에 따른 자기 액추에이터의 제2 프로그램가능 자석의 단면도로서, 여기서 제2 프로그램가능 자석은 서로에 대해 독립적으로 회전될 수 있는 동심원 링들을 포함한다.
도 11은 다른 실시예에 따른 도 1a 및 도 1b의 제어기의 트리거를 작동시키기 위해 이용되는 자기 액추에이터의 측면도이다.
도 12는 도 1a 및 도 1b의 제어기의 트리거가 이용된 도 11의 자기 액추에이터의 측면도로서, 여기서 트리거는 어떠한 힘도 가해지지 않은 공칭 구성으로 나타나 있다.
도 13은 도 1a 및 도 1b의 제어기의 트리거가 이용된 도 11의 자기 액추에이터의 측면도로서, 여기서 하향력은 트리거에 가해진다.
도 14는 다른 실시예에 따른 도 1a 및 도 1b의 제어기의 조이스틱을 작동시키기 위해 이용되는 자기 액추에이터의 측면도로서, 여기서 조이스틱은 어떠한 힘도 가해지지 않은 공칭 구성으로 나타나 있다.
도 15는 다른 실시예에 따라 결합되는 적어도 하나의 제1 프로그램가능 자석을 포함하는 착용가능 디바이스의 예시적인 사시도로서, 여기서 착용가능 디바이스는 부착되는 복수의 제2 프로그램가능 자석들을 갖는 표면 컴포넌트와 상호작용하도록 구성된다.
도 16은 다른 실시예에 따라 결합되는 복수의 제1 프로그램가능 자석을 포함하는 변형가능 표면의 예시적인 사시도로서, 여기서 변형가능 표면은 부착되는 복수의 제2 프로그램가능 자석들을 갖는 표면 컴포넌트와 상호작용하도록 구성된다.
본 발명의 특정 실시예를 이제 도면들을 참조하여 설명하며, 도면에서 유사 참조 번호들은 동일하거나 기능적으로 유사한 엘리먼트들을 나타낸다. 이하의 상세한 설명은 실질적으로 단지 예시적이며, 본 발명을 제한하거나 본 발명의 응용 및 활용을 제한하고자 하는 것은 아니다. 또한, 종래 기술 분야, 배경기술, 발명의 요약 또한 이하의 상세한 설명에 제시된 임의의 표현되거나 암시된 이론에 얽메이고자 하는 어떠한 의도도 없다. 또한, 다음의 설명은 게이밍 디바이스 및 게이밍 디바이스용 제어기에 관한 것이지만, 본 분야의 숙련된 자는 설명이 사용자 입력 엘리먼트를 갖는 다른 디바이스들에 동등하게 적용되는 것을 인식할 것이다.
실시예들은 직접적으로 햅틱 효과들을 사용자 입력 엘리먼트에게 제공하기 위한 사용자 입력 엘리먼트에 결합된 자기 액추에이터를 포함하는 햅틱 주변 장치에 관한 것이다. 햅틱 주변 장치는, 예를 들어 도 1a 및 도 1b에 나타낸 바와 같은 게이밍 시스템에 대한 휴대용 게이밍 제어기(100), 도 3에 나타낸 바와 같은 게이밍 태블릿 제어기(300), 폰, PDA(personal digital assistant), 태블릿, 컴퓨터, 게이밍 주변 장치, 및 본 기술분야의 숙련된 자에게 알려진 게이밍 시스템에 대한 다른 제어기와 같은, 그러나 이에 국한되지 않는 사용자 입력(UI) 엘리먼트를 갖는 다른 제어기일 수 있다. 실시예들에 따른 자기 액추에이터들은 사용자 입력 엘리먼트의 모션을 제어하기 위한 미리 프로그램된 패턴들을 갖는 적어도 2개의 대향하는 프로그램가능 자석들을 포함한다. 보다 상세하게는, 실시예들에 따른 자기 액추에이터들은 적어도 제1 프로그램가능 자석과 제2 또는 움직이는 프로그램가능 자석을 포함한다. 각각의 프로그램가능 자석은 기판에 부착된 자기 엘리먼트들의 미리 프로그램된 패턴을 갖는다. 각각의 프로그램가능 자석의 자기 엘리먼트들의 미리 프로그램된 패턴들은 햅틱 효과들을 일으키기 위해 서로 상호작용한다. 자기 액추에이터에 의해 출력되는 햅틱 효과들을 가변하기 위해, 제2 또는 움직이는 프로그램가능 자석은 미리 프로그램된 패턴의 방향을 변경하기 위해 선회, 회전 또는 이와는 다른 방식으로 움직인다. 제2 프로그램가능 자석의 재배향된 패턴(re-oriented pattern)은 제1 프로그램가능 자석과 제2 프로그램가능 자석 간의 상호작용을 변경시키고, 이에 따라 사용자 입력 디바이스에 상이한 햅틱 효과들이 출력되게 된다. 실시예에서, 모터는 제2 프로그램가능 자석을 움직여서 햅틱 효과들을 가변시킨다.
특히, 도 1a 및 도 1b로 복귀하면, 제어기(100)는 일반적으로 컴퓨터, 모바일 폰, 텔레비전, 또는 다른 유사한 디바이스에 접속될 수 있는 게이밍 시스템과 함께 사용될 수 있다. 도 1a 및 도 1b는 제어기(100)의 상이한 사시도를 나타내며, 도 2는 호스트 컴퓨터(104) 및 디스플레이(106)를 추가로 포함하는 게이밍 시스템(101)에서 사용되는 제어기(100)의 블록도를 나타낸다. 도 2의 블록도에 도시된 바와 같이, 제어기(100)는 접속(105)을 통해 호스트 컴퓨터(104)와 통신하는 로컬 프로세서(108)를 포함한다. 접속(105)은 유선 접속, 무선 접속, 또는 본 분야의 숙련된 자에게 공지되어 있는 다른 유형의 접속들일 수 있다. 제어기(100)는 대안적으로, 로컬 프로세서(108)를 포함하지 않도록 구성될 수 있으며, 이에 의해 제어기(100)로부터의 모든 입출력 신호들은 직접적으로 호스트 컴퓨터(104)에 의해 조정 및 처리된다. 호스트 컴퓨터(104)는 디스플레이 스크린(106)에 결합된다. 실시예에서, 호스트 컴퓨터(104)는 게이밍 디바이스 콘솔이고, 디스플레이 스크린(106)은 본 기술분야에 알려진 바와 같이, 게이밍 디바이스 콘솔에 결합되는 모니터이다. 다른 실시예에서, 본 분야의 숙련된 자에게 공지되어 있는 바와 같이, 호스트 컴퓨터(104) 및 디스플레이 스크린(106)은 단일 디바이스에 결합될 수 있다.
제어기(100)의 하우징(102)은 왼손잡이 사용자 또는 오른손잡이 사용자에 의해, 디바이스를 잡는 두 손을 용이하게 수용하도록 성형된다. 본 기술분야의 숙련된 자는, 제어기(100)가 비디오 게임 콘솔 시스템에서 현재 이용가능한 복수의 "게임 패드"에 대하여 유사한 형상 및 크기의 제어기의 단지 예시적 실시예라는 것과, WiiTM 원격 또는 WiiTM U 제어기, Sony® SixAxisTM 제어기 또는 Sony® Wand 제어기 뿐만 아니라 (테니스 라켓, 골프 클럽, 야구 배트 등과 같은) 실생활 객체와 같은 형상 및 다른 형상의 제어기를 포함하지만 이에 한정되지는 않는 사용자 입력 엘리먼트의 다른 구성, 형상 및 크기를 갖는 제어기가 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
제어기(100)는 조이스틱(110), 버튼(114) 및 트리거(118)를 포함하는 몇개의 사용자 입력 엘리먼트 또는 조작부를 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 사용자 입력 엘리먼트는 호스트 컴퓨터(104)와 상호작용하기 위해 사용자에 의해 조작되는 트리거, 버튼, 조이스틱 등과 같은 인터페이스 디바이스를 지칭한다. 도 1a 및 도 1b에 도시되고 본 기술 분야의 숙련된 자에게 공지된 바와 같이, 각각의 사용자 입력 엘리먼트와 추가적인 사용자 입력 엘리먼트들 중 2 이상은 제어기(100)에 포함될 수 있다. 따라서, 버튼(114)의 본 기재는, 예를 들어 제어기(100)를 단일 버튼으로 제한하지 않는다. 또한, 도 2의 블록도는 단지 하나(1)의 각각의 조이스틱(110), 버튼(114) 및 트리거(118)를 나타낸다. 그러나, 본 기술분야의 숙련된 자는, 상술한 바와 같이, 복수의 조이스틱, 버튼 및 트리거 뿐만 아니라 다른 사용자 입력 엘리먼트들이 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
도 2의 블록도에서 알 수 있는 바와 같이, 제어기(100)는 직접적으로 그 사용자 입력 엘리먼트들에 햅틱 효과를 제공하기 위한 자기 액추에이터 뿐만 아니라 사용자의 손이 일반적으로 위치하는 위치에 있는 하우징(102)에 결합되는 하나 이상의 일반 또는 럼블(rumble) 액추에이터(122, 124)를 포함한다. 보다 상세하게는, 조이스틱(110)은 이에 결합되는 자기 액추에이터(112)를 포함하고, 버튼(114)은 이에 결합되는 자기 액추에이터(116)를 포함하고, 트리거(118)는 이에 결합되는 자기 액추에이터(120)를 포함한다. 복수의 자기 액추에이터 이외에, 제어기(100)는 사용자 입력 엘리먼트들에 결합되는 위치 센서를 포함한다. 보다 상세하게는, 조이스틱(110)은 이에 결합되는 위치 센서(111)를 포함하고, 버튼(114)은 이에 결합되는 위치 센서(115)를 포함하고, 트리거(118)는 이에 결합되는 위치 센서(119)를 포함한다. 로컬 프로세서(108)는 자기 액추에이터들(112, 116, 120) 뿐만 아니라 조이스틱(110), 버튼(114) 및 트리거(118)의 위치 센서들(111, 115, 119)에도 각각 결합된다. 위치 센서들(111, 115, 119)은 각각 조이스틱(110), 버튼(114) 및 트리거(118)의 위치를 검출하도록 구성되고, 그 위치를 로컬 프로세서(108)에 송신하도록 구성된다. 본 명세서에서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 위치 센서들(111, 115, 119)로부터 수신되는 신호에 응답하여, 로컬 프로세서(108)는 각각 직접적으로 조이스틱(110), 버튼(114) 및 트리거(118)에 햅틱 효과들을 제공하도록 자기 액추에이터들(112, 116, 120)에게 지시한다. 이러한 타겟화된 햅틱 효과들은 제어기의 전체 바디를 따라 범용 액추에이터들(122, 124)에 의해 생성된 일반 또는 럼블 햅틱 효과들과 분간 또는 구별할 수 있다. 통합적인 햅틱 효과들은, 예를 들어 비디오, 오디오 및 햅틱들과 같은 복수의 양태가 동시에 관여하고 있으므로, 사용자에게 게임에 대한 더 큰 몰입감을 제공한다.
상술한 바와 같이, 위치 센서들(111, 115, 119)은 각각 조이스틱(110), 버튼(114) 및 트리거(118)의 위치를 검출하도록 구성된다. 예를 들어, 위치 센서(119)는 트리거(118)의 회전 위치의 변화를 검출하도록 구성되고, 버튼(114)의 위치 센서(115)는 버튼(114)의 선형 모션 또는 병진(translation), 즉 버튼(114)이 눌려졌을 때를 검출하도록 구성되고, 조이스틱(110)의 위치 센서(111)는 하나 이상의 자유도 내에서 조이스틱(110)의 모션, 즉 조이스틱(110)이 앞, 뒤, 좌 또는 우로 물리적으로 움직일 때의 모션을 검출하도록 구성된다. 실시예에서, 위치 센서들(111, 115, 119)은 포텐셔미터(potentiometer)들이지만, 예를 들어 광학 센서들, 광학 인코더들, 홀-효과 센서들, 전기용량 센서들, 스트레인 게이지들, 자이로스코프들, 가속도계들, 오디오 수신기들, 및 그와 유사한 것을 포함하지만, 이에 제한되지 않는 본 분야에서 공지된 다른 유형의 위치 센서들일 수 있다.
본 발명의 사상 및 의도된 범주로부터 벗어나지 않고 제어기(100)의 수정들 및 변경들이 상술한 교시들에 의해 및 첨부된 청구항들의 범위 내에 포함된다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 도 1a 및 도 1b는 비디오 게임 콘솔 시스템에서 현재 사용되는 수많은 "게임 패드"와 형상 및 크기가 유사한 핸드헬드 게이밍 제어기인 햅틱 주변장치를 나타낸다. 그러나, 본 기술분야의 숙련된 자는, 제어기가 햅틱 주변장치의 단지 예시적인 실시예이며 다른 구성, 형상 및 크기를 갖는 햅틱 주변장치가 사용될 수 있다는 것을 인지할 것이다. 예를 들어, 도 3은 햅틱 주변장치가 태블릿 컴퓨터(304)에서 사용될 수 있는 게이밍 태블릿 제어기(300)인 다른 실시예를 나타낸다. 태블릿 컴퓨터(304)는 레이저사(Razer Inc.)로부터 입수가능한 것과 같은 게이밍 활동용으로 특화되어 설계될 수 있거나, Apple® Ipad®, Kindle® Fire®, Samsung® Galaxy Tab®와 같이, 공지되어 있고 시장에서 입수가능한 태블릿 컴퓨터일 수 있다.
게이밍 태블릿 제어기(300)는 태블릿 컴퓨터(304)를 수용하도록 구성된 도킹부(305)와 태블릿 컴퓨터(304)에서 게임을 제어하기 위해 사용자용으로 배치된 사용자 입력 엘리먼트를 갖는 핸들(326, 328)을 포함한다. 도킹부(305)는 게이밍 제어기(300)를 태블릿 컴퓨터(304)에 접속하여, 버튼 누름, 조이스틱 이동, 트리거 누름 등과 같은 핸들(326, 328) 상의 사용자에 의한 액션이 태블릿 컴퓨터(304) 상에서 플레이되는 게임의 액션을 야기하도록 한다.
핸들(326, 328)은 제어기에서 통상적으로 보여지는 사용자 입력 엘리먼트를 포함한다. 사용자 입력 엘리먼트들은 핸들(328)에 관련하여 기술될 것이다. 그러나, 본 기술분야의 숙련된 자는 동일 또는 유사한 사용자 입력 엘리먼트들이 핸들(326)에 사용될 수 있음을 인식할 것이다. 특히, 핸들(328)은 조이스틱(310), 버튼(314), 및 트리거(318)를 포함한다. 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이 및 본 기술분야의 숙련된 자에게 알려진 바와 같이, 이들 사용자 입력 엘리먼트 각각 중 2 이상이 각각의 핸들(326, 328) 상에 포함될 수 있다. 또한, 핸들(328)은 일반 또는 럼블 액추에이터(122, 124)에 대해 상술한 바와 같이, 게이밍 태블릿 제어기(300)에 일반 또는 럼블 햅틱 효과를 제공하기 위해 사용자의 손이 일반적으로 위치되는 위치에 부착된 일반 또는 럼블 액추에이터(324)를 포함한다.
내부 컴포넌트들을 나타내기 위해 제거된 하우징(102)을 갖는 제어기(100)의 일부의 개략적인 도면인, 도 4로 지금 복귀하여, 버튼(114)을 위한 자기 액추에이터(116)가 보다 상세히 기술될 것이다. 도시되지는 않았지만, 본 기술분야의 숙련된 자라면, 자기 액추에이터(116)가 하우징(102) 내에 위치하거나 수용된다는 것을 이해할 것이다. 자기 액추에이터(116)는 버튼(114)의 아래쪽 표면에 고정된 적어도 제1 프로그램가능 자석(432)과 하우징(102) 내에 위치하는 제2 또는 움직이는 프로그램가능 자석(438)을 포함한다. 제1 및 제2 프로그램가능 자석들(432, 438)은 단일 기판에 다양한 강도와 극성의 미리 프로그램된 패턴 자기 엘리먼트들을 포함하는 각각의 프로그램가능 자석들이다. 본 명세서에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 각각의 프로그램가능 자석의 자기 엘리먼트들의 미리 프로그램된 패턴들은 햅틱 효과들을 유발하도록 서로 상호작용한다. 보다 상세하게는, 종래의 자석(531)은 도 5a에 도시되어 있는 한편, 예시적인 프로그램가능 자석(532)은 도 5b에 도시되어 있다. 종래의 자석(531)은 단일 극성 및 강도를 갖는 단일 또는 개별적인 자기 엘리먼트인 반면, 프로그램가능 자석(532)은 다양한 강도와 극성의 복수의 자기 엘리먼트들(536)을 포함한다. 한 쌍의 프로그램가능 자석들이 그 상부의 자기 엘리먼트들이 서로 대향하거나 마주보도록 서로 대향하거나 마주볼 경우, 대응하는 대향 자기 엘리먼트들은 원하는 거동(behavior)을 달성하기 위해 설계된 미리 프로그램된 상관 패턴들을 형성한다. 프로그램가능 거동은 가변적인 크기, 위치, 방향 및 포화의 다수의 자기 엘리먼트들을 포함하는 다중극 구조(multipole structure)들을 생성함으로써 달성된다. 도 5b의 예시적인 실시예는 단일 또는 개별적인 표면 또는 기판상에 66개의 자기 엘리먼트들(536)을 갖는 미리 프로그램된 패턴(534)을 갖는 프로그램가능 자석을 나타내고 있지만, 특정 개수의 자기 엘리먼트들은 예시적이고 단지 예시적인 이용을 위한 것이며 애플리케이션에 따라 가변될 수 있다. 각각의 자기 엘리먼트(536)는 도 5b에서 동일한 강도 및 극성을 가지고 있지만, 임의의 자기 엘리먼트(536)의 자기 강도 및 극성은 원하는 거동을 달성하기 위해 각기 가변될 수 있다. 따라서, 프로그램가능 자석들은 임의의 자기 엘리먼트(536)의 자기 강도 및 극성이 원하는 거동을 달성하기 위해 설계되거나 선택된다는 점에서 프로그램가능하다. 그러나, 자석의 프로그램가능 양상 또는 본질은 프로그램가능 자석이 다양한 강도와 극성의 복수의 자기 엘리먼트들(536)로 형성된 후 완성되기 때문에, 프로그램가능 자석들은 "1회" 프로그램가능 자석들인 것으로 간주될 수 있다. 프로그램가능 자석들은 미국 앨라배마주, 헌츠빌의 코릴레이티드 마그네틱스 리서치(Correlated Magnetics Research) LLC로부터 상업적으로 입수가능하다.
자기 액추에이터(116)의 제1 프로그램가능 자석(432)의 평면도인, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 프로그램가능 자석(432)은 단일 기판(437) 상에 다양한 강도 및 극성의 자기 엘리먼트들(436)의 미리 프로그램된 패턴(434)을 포함한다. 유사하게, 자기 액추에이터(116)의 제2 프로그램가능 자석(438)의 평면도인, 도 7에 도시된 바와 같이, 제2 프로그램가능 자석(438)은 단일 기판(445) 상에 다양한 강도 및 극성의 자기 엘리먼트들(444)의 미리 프로그램된 패턴(442)을 포함한다. 도 4를 추가적으로 참조하면, 각각 제1 및 제2 프로그램가능 자석들(432, 438)의 미리 프로그램된 패턴들(434, 442) 간의 상호작용을 통해, 제1 및 제2 프로그램가능 자석들은 프로그램된 힘 또는 강도로 동시에 서로 끌어당기고 밀어내도록 프로그램된다. 자석의 상이한 부분들에서 상이한 자기 엘리먼트들이 상이한 강도들과 극들의 방향을 갖도록 프로그램함으로써, 제1 프로그램가능 자석(432)과 이에 고정된 버튼(114)은, 프로그램가능 자석(432)과 이에 고정된 버튼(114)이 프로그램된 스프링력(spring force) 또는 댐핑(damping)에 의해 프로그램가능 자석(438) 위에 플로팅하도록 제2 프로그램가능 자석(438) 위에 자기방식으로 "매달려 있다(suspended)". 보다 상세하게는, 제1 프로그램가능 자석(432)과 이에 고정된 버튼(114)은 공칭 구성에서 제2 프로그램가능 자석(438)으로부터 제어된 또는 프로그램된 공간 분리 거리만큼 플로팅하거나 호버링한다. 제1 및 제2 프로그램가능 자석들(432, 438)의 공칭 구성은 도 4에 나타나 있으며, 제1 프로그램가능 자석(432)과 이에 고정된 버튼(114)은 제2 프로그램가능 자석(438)으로부터 제어된 또는 프로그램된 거리 DN만큼 매달려 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 제어된 또는 프로그램된 공간 분리 거리는, 서로 접촉하거나 터치하지 않는 공간 또는 갭이 프로그램가능 자석들간에 존재하도록 제1 프로그램가능 자석(432)이 제2 프로그램가능 자석(438)에 대해 위치하거나 배치되어 있으며, 그러한 거리의 측정 크기는 프로그램가능 자석들의 프로그램가능 특징 또는 특성이라는 것을 의미한다. 게다가, 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 공칭 구성은 어느 컴포넌트에도 힘이 가해지지 않았을 때 제1 및 제2 프로그램가능 자석들(432, 438) 간의 상대적 위치들 또는 관계이다. 바꿔 말하자면, 공칭 구성은 제1 및 제2 프로그램가능 자석들(432, 438)의 평형 또는 제로 포스(zero-force) 상태라고 간주될 수 있다.
방향 화살표(946)로 표시된 하향력이 버튼(114)에 가해질 경우, 즉 사용자가 도 9에 도시된 바와 같이 버튼(114)을 누를 경우, 제1 프로그램가능 자석(432)과 이에 고정된 버튼(114)은, 제1 프로그램가능 자석(432)과 제2 프로그램가능 자석(438) 사이의 거리가 단축된 거리 DS로 감소되거나 줄어들도록 제2 프로그램가능 자석(438)에 대해 이동하도록 허용된다. 단축된 거리 DS는 도 4의 공칭 구성에 나타난 제어된 또는 프로그램된 거리 DN보다 작다. 버튼(114)에 어떠한 힘도 가해지지 않았을 때, 즉 사용자가 버튼(114)을 풀어 주었을 때, 제1 프로그램가능 자석(432)과 이에 고정된 버튼(114)은 자기 액추에이터(116)의 제어된 또는 프로그램된 스프링력 때문에 도 4에 나타낸 공칭 구성으로 되돌아간다.
따라서, 제1 및 제2 프로그램가능 자석들(432, 438)의 공칭 구성에서, 제1 및 제2 프로그램가능 자석들은 제어된 또는 프로그램된 힘 또는 강도와 제어된 또는 프로그램된 스프링력에 의해 프로그램된다. 바꿔 말하자면, 제1 및 제2 프로그램가능 자석들(432, 438)의 공칭 구성에서, 자기 액추에이터(116)에 의해 출력된 햅틱 효과들은 버튼(114)의 프로그램된 저항력 뿐만 아니라 버튼(114)의 프로그램된 스프링력을 포함한다. 자기 액추에이터(116)에 의해 출력된 햅틱 효과들을 가변 또는 변경하기 위해, 제2 프로그램가능 자석(438)은 미리 프로그램된 패턴(442)의 방향을 변경하기 위해 선회, 회전 또는 이와는 다른 방식으로 움직인다. 제2 프로그램가능 자석(438)의 재배향된 패턴은 제1 및 제2 프로그램가능 자석들(432, 438)간의 상호작용을 변경하고, 그에 따라 사용자 입력 장치에 상이한 햅틱 효과들이 출력되게 된다. 보다 상세하게는, 도 7은 제1 또는 공칭 구성(443A)에서 제2 프로그램가능 자석(438)의 평면도를 나타내고 있는 반면, 도 8은 제2 또는 재배향된 구성(443B)에서 제2 프로그램가능 자석(438)의 평면도를 나타낸다. 도 7 및 도 8의 실시예에서는, 단지 하나의 재배향된 구성만이 도시되어 있으며 제2 프로그램가능 자석은 공칭 구성과 재배향된 구성간에 제2 프로그램가능 자석(438)을 교호시키기 위해 대략 180도 선회 또는 회전된다. 그러나, 본 기술분야의 숙련된 자라면, 제2 프로그램가능 자석이 다수의 재배향된 구성을 가질 수 있으며 임의의 미리 정해진 양의 각도만큼 회전될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 다른 실시예(도시 생략)에서, 제2 프로그램가능 자석(438)은 3개의 재배향된 구성을 가지고 인접한 재배향된 구성으로 변경하기 위해 대략 90도 회전된다.
도 7 및 도 8의 실시예에서, 모터(440)는 공칭 및 재배향된 구성들(443A, 443B)간의 제2 프로그램가능 자석(438)을 이동시킨다. 보다 상세하게는, 모터(440)는 프로세서(108)로부터 햅틱 효과 구동 신호를 수신하도록 구성되고, 프로세서로부터의 햅틱 효과 구동 신호에 응답하여 제1 프로그램가능 자석(432)의 미리 프로그램된 패턴(434)에 대해 제2 프로그램가능 자석(438)의 미리 프로그램된 패턴(442)을 위치 전환하도록 구성된다. 모터(440)는 제2 프로그램가능 자석(438)을 대향하는 방향, 즉 시계방향 또는 시계 반대 방향으로 회전시킬 수 있는 양방향 모터이다. 실시예에서, 모터(440)는 DC 영구 자석 모터이지만, 본 기술분야에서 공지되고 입수 가능한 다른 유형의 브러시없는 DC 모터들, 스테퍼 모터들 또는 솔레노이드들일 수 있다.
제2 프로그램가능 자석(438)이 공칭 및 재배향된 구성들(443A, 443B) 사이에서 움직일 때, 자기 액추에이터(116)에 의해 출력된 햅틱 효과들은, 제1 프로그램가능 자석과 제2 프로그램가능 자석간의 상호작용이 변하여 버튼(114)에 대한 상이한 프로그램된 저항력 뿐만 아니라 버튼(114)의 상이한 프로그램된 스프링력으로 이어지기 때문에 가변되거나 변경된다. 바꿔 말하자면, 제2 프로그램가능 자석(438)의 미리 프로그램된 패턴(442)은 제2 프로그램가능 자석(438)이 제1 또는 공칭 구성(443A)에 있을 때, 제1 햅틱 효과가 버튼(114)에 출력되고 제2 프로그램가능 자석(438)이 제2 또는 재배향된 구성(443B)에 있을 때, 제2 햅틱 효과가 버튼(114)에 출력되도록 제1 프로그램가능 자석(432)의 미리 프로그램된 패턴(434)에 대해 이동가능하고, 제1 및 제2 햅틱 효과들은 서로 상이하다. 예를 들어, 제2 프로그램가능 자석(438)이 재배향된 구성(443B)에 있을 때, 제1 및 제2 프로그램가능 자석들은, 공칭 구성(443A)에 있을 때 제1 및 제2 프로그램가능 자석들(432, 438)의 강도 및 스프링력과 상이한 제어된 또는 프로그램된 힘 또는 강도와 제어된 또는 프로그램된 스프링력에 의해 프로그램된다. 버튼(114)에 대하여 가해진 저항력은 물론, 버튼(114)의 스프링력도 증가 또는 감소된다. 본 실시예에서, 자기 액추에이터(116)는 버튼(114)의 로크-아웃(lock-out) 모드에서 모든 사용자 모션을 방해하는 최대 저항력을 출력할 수 있다.
또한, 저항력 및 스프링력 변동 이외에, 광범위한 햅틱 효과들 또는 센세이션들은 제2 프로그램가능 자석(438)이 제1 프로그램가능 자석(432)에 대해 이동가능하기 때문에 버튼(114)에 출력될 수 있다. 보다 상세하게는, 자기 액추에이터(116)는 하나 이상의 특정 버튼 위치 또는 배치에서 제거된 버튼(114)에 저항력을 출력함으로써 버튼(114) 상에 멈춤(detent)을 출력할 수 있다. 이와 같이, 사용자에 의해 느껴지는 멈춤은 버튼 클릭과 유사하다. 다른 실시예에서, 자기 액추에이터(116)는 하나 이상의 특별한 버튼 위치 또는 배치에서 가변 또는 변화하는 주파수 구동을 버튼(114) 상에 출력함으로써 텍스처 피드백을 출력할 수 있다. 보다 상세하게는, 텍스처 피드백은 프로그램된 자기 구성들의 주파수, 형상 및 크기를 가변함으로써 결정되거나 생성된다. 점진적인 힘 변화를 위해, 패턴은 프로그램가능 자석들 양측에 더 강한 것으로부터 더 약한 것으로 가변되는 자기 강도의 라인들일 수 있다. 예를 들어, 버튼(114)을 누르는 것은, 하나의 프로그램가능 자석이 다른 것을 가로질러 슬라이드할 수 있게 하여, 더 강한 자계가 최대 힘의 소정 포인트에서 접촉되게 한다. 또 다른 실시예에서, 자기 액추에이터(116)는 제2 프로그램가능 자석(438)을 앞뒤로 회전시킴으로써 또는 모터(각도 모션) 또는 솔레노이드(선형 모션)을 이용하여 회전 방향을 빠르게 변경함으로써 버튼(114)상에 진동을 출력할 수 있다. 보다 상세하게는, 진동 피드백의 주파수는 크기, 프로그램된 자기 영역들의 주파수, 및 모터의 속도에 의해 결정되거나 생성된다. 예를 들어, 60RPM에서 회전하는 3개의 큰 프로그램가능 영역들을 갖는 원형 디스크는 추가 프로그램가능 영역들을 갖는 디스크 및/또는 더 빠른 모터보다 더 낮은 동작 주파수를 가질 것이다.
실시예에서, 제2 프로그램가능 자석(438)의 움직임은 위치 센서(115)에 의한 움직임 이벤트의 검출을 통해 시작된다. 보다 상세하게는, 작동시, 로컬 프로세서(108)(도 4에는 도시되어 있지 않음)는 위치 센서(115)로부터 버튼 위치들 및/또는 움직임 이벤트들을 검출하거나 수신하고, 버튼 위치들 및/또는 움직임 이벤트들을 호스트 컴퓨터(104)로 송신한다. 예로서, 사용자는 슈팅 게임 예에서 무기를 발사하기 위해, 또는 레이싱 비디오 게임 예에서 자동차를 가속하기 위해 버튼(114)을 누르거나 하향 가압할 수 있다. 본 기술분야의 숙련된 자는 버튼(114)의 이동 이벤트들은 상술한 예에 한정되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 다음으로, 움직임 이벤트에 기초하여, 로컬 프로세서(108)는 호스트 컴퓨터(104)로부터의 하이 레벨 관리 또는 스트리밍 명령에 기초하여 관련 햅틱 효과 드라이브 신호들을 (모터(440)를 통해) 자기 액추에이터(116)에 제공한다. 예를 들어, 동작시에, 정보가 로컬 프로세서(108)를 통해 모터(440)에 제공되는 전압 크기 및 지속기간은 호스트 컴퓨터(104)로부터 제어기(100)로 스트리밍된다. 호스트 컴퓨터(104)는 자기 액추에이터(116)에 의해 출력될 햅탁 효과의 유형(예를 들어, 진동, 덜컥임(jolt), 멈춤(detent), 튐(pop) 등)과 같은 하이 레벨 명령을 로컬 프로세서(108)에 제공할 수 있으며, 이와 같이 함으로써 로컬 프로세서(108)는 (모터(440)를 통해)자기 액추에이터(116)에게 출력될 햅틱 효과의 특정 특성들(예를 들어, 크기, 빈도, 지속시간 등)에 대해 지시한다. 로컬 프로세서(108)는 (도 2의 블록도에 나타나 있는) 이에 결합된 메모리(109)로부터 햅틱 효과의 유형, 크기, 빈도, 지속 기간 또는 다른 특성을 검색할 수 있다. 모터(440)는 로컬 프로세서(108)로부터 햅틱 효과 구동 신호를 수신하고나서, 모터(440)는 로컬 프로세서(108)로부터의 햅틱 효과 구동 신호에 응답하여 버튼(114)에 특정 햅틱 효과를 출력하기 위해 제2 프로그램가능 자석(438)을 특정 방향으로 이동시킨다. 일 실시예에서, 상술한 동작의 기능성은 호스트 컴퓨터(104)의 메모리에 저장되며 호스트 컴퓨터(104)의 프로세서에 의해 실행되는 소프트웨어 및/또는 제어기(100)의 메모리(109)에 저장되며 제어기(100)의 로컬 프로세서(108)에 의해 실행되는 소프트웨어에 의해 구현된다. 기타 실시예에서, 기능성은 ASIC(application specific integrated circuit), PGA(programmable gate array), FPGA(field programmable gate array)의 이용을 통한 하드웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 임의의 조합에 의해 수행될 수 있다.
상이한 버튼 위치들 및 움직임 이벤트들은 자기 액추에이터(116)에 의해 가해지는 상이한 햅틱 효과들을 야기할 수 있다. 예를 들어, 버튼(114)의 제1 위치는 자기 액추에이터(116)가 버튼(114)에 제1 햅틱 효과 구동 신호를 생성하고 인가하게 하는 반면, 버튼(114)의 제2 위치는 자기 액추에이터(116)가 버튼(114)에 제2 햅틱 효과 구동 신호를 생성하고 인가하게 한다. 바꿔 말하자면, 버튼(114)을 누르는 것은 제2 프로그램가능 자석(438)의 방향의 변화를 야기할 수 있다. 보다 구체적으로, 위치 센서(115)에 의해 표시된 바와 같은 버튼(114)의 위치 및 게임 액션에 따라, 로컬 프로세서(108)는 진동, 멈춤, 텍스처, 덜컥임 또는 튐을 포함하는 광범위한 햅틱 효과 또는 센세이션 중 하나를 출력하기 위해 제2 프로그램가능 자석(438)을 특정 방향으로 이동하도록 모터(440)에 햅틱 효과 구동 신호를 송신할 수 있다. 또한, 햅틱 효과 또는 센세이션의 강도 또는 레벨은 위치 센서(115)로 나타낸 바와 같이 버튼(114)의 위치에 따라 가변될 수 있다.
다른 실시예에서, 움직임 이벤트의 검출은 호스트 컴퓨터 시스템으로부터 햅틱 효과 구동 신호를 생성하기 위해 요구되지 않고 제2 프로그램가능 자석(438)의 움직임은 호스트 컴퓨터 시스템의 프로그래밍에 기초하여 시작된다. 바꿔 말하자면, 호스트 컴퓨터 시스템은 움직임 이벤트의 검출없이 제어기(100)에 햅틱 효과 구동 신호를 생성하여 송신할 수 있다. 예를 들어, 호스트 컴퓨터 시스템은 컴퓨터 제어된 캐릭터 또는 대상과 관련되는 이벤트들에 기초하여 제어기(100)에 햅틱 효과 구동 신호를 생성하고 송신할 수 있다(즉, 캐릭터의 손은 비디오 게임에서 어떤 것에 의해 부딪히거나 타격받으며, 햅틱 효과는 이러한 이벤트를 나타내기 위해 사용자 입력 엘리먼트에 출력된다).
본 명세서에서 기술되는 바와 같이, 제2 프로그램가능 자석(438)은 그 전체적 물리적인 크기를 최소화하기 위해 자기 엘리먼트들의 미리 프로그램된 패턴을 재배향하기 위해 회전 또는 선회시킨다. 그러나, 제1 프로그램가능 자석, 예를 들어 제1 프로그램가능 자석(432)과 반대로 특정 자기 엘리먼트들을 선택적으로 배치하기 위해 추가적인 자기 엘리먼트들을 포함하고 제2 프로그램가능 자석을 이동시킬 수 있도록 제2 프로그램가능 자석의 크기가 증가될 수 있다. 예를 들어, 도 10a에 나타낸 다른 실시예에서, 제2 프로그램가능 자석(1038A)은 기판(1045) 상에 미리 프로그램된 패턴들(1042A, 1042B, 1042C, 1042D)의 어레이를 포함한다. 제2 프로그램가능 자석(1038A)은 가변하는 햅틱 효과들을 출력하기 위해, 제1 프로그램가능 자석, 예를 들어 제1 프로그램가능 자석(432)(도 10a에는 도시되어 있지 않음)과 반대로 특정의 미리 프로그램된 패턴을 배치하기 위해 선회 또는 회전될 수 있다. 다른 실시예에서, 기판(1045)은 고정된 채로 남아 있을 수 있고 각각의 미리 프로그램된 패턴(1042A, 1042B, 1042C, 1042D)은 가변하는 햅틱 효과들을 출력하기 위해 움직이는 판(moving plate) 상에 위치할 수 있다. 또한, 추가적인 어레이 구성들은 이용될 수 있다. 예를 들어, 도 10에 도시된 바와 같은 미리 프로그램된 패턴들의 어레이를 갖는 것보다 오히려, 자기 엘리먼트들은 연속적인 링을 형성할 수도 있다. 다른 예는 도 10b에 도시되어 있다. 보다 상세하게는, 제2 프로그램가능 자석(1038B)은 센터 제1 프로그램가능 자석(1032) 주위에 배치된 2개의 동심원 환형 기판들(1080, 1082)을 포함한다. 각각의 환형 기판들(1080, 1082)은 가변하는 햅틱 효과들을 출력하기 위해 제1 프로그램가능 자석(1032)에 대해 미리 프로그램된 패턴을 재배향하기 위해 선회 또는 회전될 수 있는 자기 엘리먼트들의 미리 프로그램된 패턴(1042E, 1042F)을 포함한다. 바꿔 말하자면, 제1 프로그램가능 자석(1032)은 고정된 채로 남아있는 반면 환형 기판들(1080, 1082)은 가변하는 햅틱 효과들을 출력하기 위해 주위를 독립적으로 또는 선택적으로 선회 또는 회전한다.
도 11로 지금 복귀하여, 제어기(100)내에서 사용하기 위한 트리거(118)용 자기 액추에이터(120)에 대해 기술할 것이다. 각각의 자기 액추에이터(120)는 제1 프로그램가능 자석(1132)(조립될 때 도 12 및 도 13에 관련하여 보다 상세히 기술되는 바와 같이 트리거(118)에 부착된다)과 제2 프로그램가능 자석(1138)(조립될 때 도 12 및 도 13에 관련하여 보다 상세히 기술되는 바와 같이 제어기(100)내에 수용되며 모터에 결합되는 움직이는 부분이다). 제1 및 제2 프로그램가능 자석들(1132, 1138)은 단일 기판 상에 다양한 강도 및 극성의 다수의 자기 엘리먼트를 포함하는 각각의 프로그램가능 자석들이다. 제1 프로그램가능 자석(1132)은 베이스측(base side) 또는 표면(1154) 뿐만 아니라 2개의 대향하는 각도 표면들(1152, 1156)을 정의하는 삼각형 단면을 갖는다. 트리거(118)가 동작됨에 따라, 도 11에 도시된 방향 화살표(1158)로 표시된 바와 같이, 제1 프로그램가능 자석(1132)은 각도 표면들(1152, 1156) 사이에 형성되는 구심점(1150) 주위를 선회 또는 회전한다.
자기 액추에이터(120)가 제어기(100) 내에 사용될 때, 제1 프로그램가능 자석(1132)은 도 12 및 도 13에 도시한 바와 같이 트리거(118)에 부착되고 제2 프로그램가능 자석(1138)은 제어기(100) 내에 수용되거나 배치되고 모터(1140)에 결합된다. 도 12 및 도 13은 트리거(100)와 자기 액추에이터(120) 간의 구조적 관계를 예시하기 위해 하우징(102)이 제거된 제어기(100)의 일부(하우징(102)의 일부가 허상으로 나타나 있다)의 개략적인 예시이다. 도 12는 트리거(118)에 어떠한 힘도 가해지지 않은, 자기 액추에이터(120)와 트리거(118)의 공칭 구성을 나타낸다. 트리거(118)는 하우징(102)으로부터 도출되거나 연장되며, 제1 프로그램가능 자석(1132)의 베이스 표면(1154)은 제2 프로그램가능 자석(1138)과 마주보거나 대향한다. 제1 프로그램가능 자석(1132) 및 제2 프로그램가능 자석(1138)의 베이스 표면(1154)은, 트리거(100)가 프로그램된 스프링력 또는 댐핑에 의해 하우징(102)으로부터 돌출되거나 또는 연장되는 공칭 구성에서 트리거(100)가 자기 방식으로 "매달릴 수 있도록" 동시에 미리 정해진 힘으로 서로 끌어당기거나 밀어내도록 프로그램된다. 이와 같이, 실시예에 따른 자기 액추에이터(120)는 제1 프로그램가능 자석(1132)(그리고 이에 부착된 트리거(118))이 제2 프로그램가능 자석(1138)으로부터 제어된 또는 프로그램된 공간 분리 거리만큼 돌출되거나 연장되도록 구성되거나 프로그램된다.
도 13에서의 방향 화살표(1346)로 표시된 바와 같이, 트리거(118)에 하향력이 가해졌을 때, 트리거(118)와 이에 부착된 제1 프로그램가능 자석(1132)은, 도 13에 도시된 바와 같이 제1 프로그램가능 자석(1132)의 각도 표면(1152)이 제2 프로그램가능 자석(1138)과 마주보거나 이에 인접할 때까지 구심점(1150) 주위를 선회 또는 회전한다. 트리거(118)에 가해지는 하향력은 사용자가 가한 것이다(예를 들어, 트리거(118)는 하우징(102)에 대해 수동으로 회전되고 트리거는 입력 사용자 액션에 대한 비디오 게임 동작동안 사용자에 의해 구동된다). 제1 프로그램가능 자석(1132)의 각도 표면(1152) 및/또는 각도 표면(1156)은 제2 프로그램가능 자석(1138)을 끌어당기도록 프로그램된다. 방향 화살표(1346)로 표시된 하향력이 트리거(118)로부터 제거될 경우, 제1 프로그램가능 자석(1132) 및 제2 프로그램가능 자석(1138)의 각도 표면(1152) 및/또는 각도 표면(1156) 간의 인력은 제1 프로그램가능 자석(1132)(그리고 이에 부착된 트리거(118))이 제2 프로그램가능 자석(1138) 쪽으로 이동하게 함으로써, 제1 프로그램가능 자석(1132)(그리고 이에 부착된 트리거(118))가 도 12에 도시된 공칭 구성으로 복귀하게 한다. 따라서, 제1 프로그램가능 자석(1132) 및 제2 프로그램가능 자석(1138)의 각도 표면(1152) 및/또는 각도 표면(1156) 간의 인력은 근본적으로 어떠한 힘도 가해지지 않았을 때 트리거(118)가 공칭 구성으로 복귀하도록 제어된 또는 프로그램된 스프링력이다.
따라서, 제1 및 제2 프로그램가능 자석들(1132, 1138)의 공칭 구성에서, 제1 및 제2 프로그램가능 자석들은 제어된 또는 프로그램된 힘 또는 강도와 제어된 또는 프로그램된 스프링력에 의해 프로그램된다. 바꿔 말하자면, 제1 및 제2 프로그램가능 자석들(1132, 1138)의 공칭 구성에서, 자기 액추에이터(120)에 의해 출력된 햅틱 효과들은 트리거(118)의 프로그램된 저항력 뿐만 아니라 트리거(118)의 프로그램된 스프링력을 포함한다. 자기 액추에이터(120)에 의해 출력된 햅틱 효과들을 가변 또는 변경하기 위해, 제2 프로그램가능 자석(1138)은 미리 프로그램된 패턴의 방향을 변경하기 위해 모터(1140)에 의해 선회, 회전 또는 이와는 다른 방식으로 움직인다. 제2 프로그램가능 자석(1138)의 재배향된 패턴은 제1 및 제2 프로그램가능 자석들(1132, 1138) 간의 상호작용을 변경하고, 이에 의해 각각 제1 및 제2 프로그램가능 자석들(432, 438)에 대하여 상술한 바와 같이 사용자 입력 장치에 상이한 햅틱 효과들이 출력되게 한다. 모터(1140)는 상술한 모터(440)와 유사한 양방향 모터이다.
제2 프로그램가능 자석(1138)이 공칭 및 재배향된 구성들 사이에서 움직일 때, 자기 액추에이터(120)에 의해 출력된 햅틱 효과들은, 제1 및 제2 프로그램가능 자석들 간의 상호작용이 변경되고 트리거(118)에 대한 상이한 프로그램된 저항력 뿐만 아니라 트리거의 상이한 프로그램된 스프링력에 기인하기 때문에 가변 또는 변경된다. 바꿔 말하자면, 제2 프로그램가능 자석(1138)의 미리 프로그램된 패턴은 제2 프로그램가능 자석(1138)이 제1 또는 공칭 구성에 있을 때, 제1 햅틱 효과가 트리거(118)에 출력되고 제2 프로그램가능 자석(1138)이 제2 또는 재배향된 구성에 있을 때, 제2 햅틱 효과가 트리거(118)에 출력되도록 제1 프로그램가능 자석(1132)의 미리 프로그램된 패턴에 대해 이동가능하고, 제1 및 제2 햅틱 효과들은 서로 상이하다. 예를 들어, 제2 프로그램가능 자석(1138)이 재배향된 구성에 있을 때, 제1 및 제2 프로그램가능 자석들은, 공칭 구성에 있을 때 제1 및 제2 프로그램가능 자석들(1132, 1138)의 강도 및 스프링력과 상이한 제어된 또는 프로그램된 힘 또는 강도와 제어된 또는 프로그램된 스프링력에 의해 프로그램된다. 트리거(118)에 대하여 가해진 저항력은 물론, 트리거(118)의 스프링력도 증가 또는 감소된다. 본 실시예에서, 자기 액추에이터(120)는 트리거(118)의 로크-아웃(lock-out) 모드에서 모든 사용자 모션을 방해하는 최대 저항력을 출력할 수 있다.
또한, 저항력과 스프링력 변동 이외에, 광범위한 햅틱 효과들 또는 센세이션들은, 제2 프로그램가능 자석(1138)이 제1 프로그램가능 자석(1132)에 대해 움직일 수 있기 때문에 트리거(118)에 출력될 수 있다. 보다 상세하게는, 자기 액추에이터(120)는 하나 이상의 특정 트리거 위치 또는 배치에서 제거되는 트리거(118) 상에 저항력을 출력함으로써 트리거(118)상에 멈춤을 출력할 수 있다. 이와 같이, 사용자에 의해 느껴지는 멈춤은 트리거 클릭과 유사하다. 다른 실시예에서, 자기 액추에이터(120)는 변수를 출력하거나 하나 이상의 특별한 버튼 위치들 또는 배치들에서 트리거(118) 상의 저항력을 변경함으로써 텍스처 피드백을 출력할 수 있다. 본원의 또 다른 실시예에서, 자기 액추에이터(120)는 제2 프로그램가능 자석(1138)을 앞뒤로 빠르게 회전시킴으로써 트리거(118)상에 진동을 출력할 수 있다.
본원의 실시예에서, 제2 프로그램가능 자석(1138)의 움직임은 제2 프로그램가능 자석(438)과 위치 센서(115)의 움직임을 통해 상술한 바와 같이, 위치 센서(119)에 의해 움직임 이벤트의 검출을 통해 시작된다. 다른 실시예에서, 움직임 이벤트의 검출은 호스트 컴퓨터 시스템으로부터 햅틱 효과 구동 신호를 생성하는 것이 필요치 않으며 제2 프로그램가능 자석(1138)의 움직임은 호스트 컴퓨터 시스템의 프로그래밍에 기초하여 시작된다.
본 명세서에서 기술되는 바와 같이, 제1 및 제2 프로그램가능 자석들(1132, 1138)은, 제2 프로그램가능 자석(1138)이 미리 프로그램된 패턴의 방향을 변경하기 위해 모터(1140)에 의해 선회, 회전 또는 이와는 다른 방식으로 움직일 때 프로그램된 스프링력 뿐만 아니라 출력 가변된 햅틱 효과들 양측 모두를 제공하도록 구성된다. 미리 프로그램된 패턴에 따라, 프로그램된 스프링력은 제2 프로그램가능 자석(1138)이 모터(1140)에 의해 선회, 회전 또는 이와는 다른 방식으로 움직이는 것과 동일하게 유지할 수 있거나(따라서 스프링력은 가변가능한 햅틱 효과가 아니다), 프로그램된 스프링력은 제2 프로그램가능 자석(1138)이 모터(1140)에 의해 선회, 회전 또는 이와는 다른 방식으로 움직이는 것과 같이 가변될 수 있다(따라서 스프링력은 가변가능한 햅틱 효과이다). 그러나, 본원의 다른 실시예(도시 생략)에서, 이러한 기능들을 제공하기 위해 독립적으로 구성되는 프로그램 가능 자석들의 2쌍 또는 세트들이 제공될 수 있다. 보다 상세하게는, 프로그램가능 자석들의 첫번째 쌍 또는 세트는 본 출원과 동일한 양수인에게 양도되며 본 출원과 공통 발명자들을 갖는, 본 출원과 동일자로 출원된, 미국 특허 출원 _______(관리번호. IMM544)에 기술된 바와 같이 트리커(118)의 가변되지 않는 프로그램된 스프링력 또는 서스펜션을 제공하도록 구성될 수 있다. 프로그램가능 자석들의 두번째 쌍 또는 세트는 프로그램가능 자석들 중 하나가 미리 프로그램된 패턴의 방향을 변경하기 위해 선회, 회전 또는 이와는 다른 방식으로 움직일 때 가변된 햅틱 효과들을 제공하거나 출력하도록 구성될 수 있다. 본원의 다른 실시예(도시 생략)에서, 단지 하나의 제1 프로그램가능 자석은, 하나는 움직이도록 구성되고 다른 하나는 고정되거나 움직이지 않도록 구성된 2개의 제2 프로그램 자석들이 하우징 내에 제공되어 있는 동안 트리거 상에 제공될 수 있다. 트리거상의 제1 프로그램가능 자석은 트리거의 가변되지 않는 프로그램된 스프링력 또는 서스펜션을 제공하기 위해 고정된 제2 프로그램가능 자석과 상호작용하도록 구성되는 반면, 트리거 상의 제1 프로그램가능 자석은 움직이는 제2 프로그램가능 자석이 미리 프로그램된 패턴의 방향을 변경하기 위해 선회, 회전 또는 이와는 다른 방식으로 움직일 때 가변된 햅틱 효과들을 제공하거나 출력하기 위해 움직이는 제2 프로그램가능 자석과 상호작용하도록 구성된다.
또한, 본 명세서에서 기술되는 바와 같이, 제1 프로그램가능 자석(1132)은 삼각형 단면을 가지고 제1 프로그램가능 자석(1132)은 트리거(118)의 동작 동안 구심점 주위를 회전 또는 선회한다. 그러나, 대안적인 구성들이 이용될 수도 있다. 예를 들어, 본원의 다른 실시예(도시 생략)에서, 제1 프로그램가능 자석(1132)은 X, Y 및/또는 Z축으로 회전하도록 구성된 미리 프로그램된 디스크 형상의 자석을 홀딩(hold)하는 전기자일 수 있다.
도 14로 지금 복귀하여, 제어기(100) 내에서 사용하기 위한 조이스틱(110)용 자기 액추에이터(112)에 대해 기술할 것이다. 조이스틱(110)은 베이스(1462)로부터 연장되는 베이스(1462)와 핸들(1460)을 포함한다. 베이스(1462)는 둥근 구성을 가지며, 제어기(100) 내에 수용되는 둥근 케이싱(1466) 내에 회전하도록 구성된다. 도 14는 조이스틱(110)과 자기 액추에이터(112) 간의 구조적 관계를 설명하기 위해 하우징(102)이 제거된(하우징(102)의 일부가 허상으로 도시되어 있음) 제어기(100)의 일부의 개략적인 예시이다. 케이싱(1466)은 모터(1440)에 결합되어, 조이스틱(110)의 베이스(1462) 주위를 선회, 회전, 리볼브(revolve) 또는 이와는 다른 방식으로 움직이도록 구성된다. 각각의 자기 액추에이터(112)는 조이스틱(110)의 베이스(1462)의 외부 표면에 부착된 제1 프로그램가능 자석(1432)과 케이싱(1466)의 내부 표면에 부착되고 이에 따라 모터(1440)에 결합되는 제2 프로그램가능 자석(1438)을 포함한다. 제1 및 제2 프로그램가능 자석들(1432, 1438)은 단일 기판 상에 다양한 강도 및 극성의 다수의 자기 엘리먼트들을 포함하는 각각의 프로그램가능 자석들이다.
도 14는 조이스틱(110)에 어떠한 힘도 가해지지 않은 자기 액추에이터(112)와 조이스틱(110)의 공칭 구성을 예시한다. 제1 프로그램가능 자석(1432)과 제2 프로그램가능 자석(1438)은 프로그램된 스프링력 또는 댐핑에 의해 하우징(102)으로부터 돌출되거나 또는 수직으로 연장되는 조이스틱(110)을 갖는 공칭 구성에서 조이스틱(110)이 자기 방식으로 "매달릴 수 있도록" 동시에 미리 정해진 힘으로 서로 끌어당기거나 밀어내도록 프로그램된다. 사용자가 가한 힘은 조이스틱(110)을 하나 이상의 자유도 내에서 이동시키며, 즉 조이스틱(110)은 앞, 뒤, 좌 또는 우로 물리적으로 움직인다. 사용자가 가한 힘이 조이스틱(110)으로부터 제거될 경우, 자기 액추에이터(112)의 제어된 또는 프로그램된 스프링력은 제1 프로그램가능 자석(1432)(그리고 이에 부착된 조이스틱(110))이 도 14에 도시된 공칭 구성으로 복귀하게 한다.
따라서, 제1 및 제2 프로그램가능 자석들(1432, 1438)의 공칭 구성에서, 제1 및 제2 프로그램가능 자석들은 제어된 또는 프로그램된 힘 또는 강도와 제어된 또는 프로그램된 스프링력에 의해 프로그램된다. 바꿔 말하자면, 제1 및 제2 프로그램가능 자석들(1432, 1438)의 공칭 구성에서, 자기 액추에이터(112)에 의해 출력된 햅틱 효과들은 조이스틱(110)에 대한 프로그램된 저항력 뿐만 아니라 조이스틱(110)의 프로그램된 스프링력을 포함한다. 자기 액추에이터(112)에 의해 출력된 햅틱 효과들을 가변 또는 변경하기 위해, 케이싱(1466)과 이에 부착된 제2 프로그램가능 자석(1438)은 미리 프로그램된 패턴의 위치를 변경하기 위해 모터(1440)에 의해 선회, 회전 또는 이와는 다른 방식으로 움직인다. 제2 프로그램가능 자석(1438)의 위치 재정렬된 패턴은 제1 및 제2 프로그램가능 자석들(1432, 1438) 간의 상호작용을 변경하고, 이에 의해 각각 제1 및 제2 프로그램가능 자석들(432, 438)에 대하여 상술한 바와 같이 사용자 입력 장치에 상이한 햅틱 효과들이 출력되게 한다. 모터(1440)는 상술한 모터(440)와 유사한 양방향 모터이다.
제2 프로그램가능 자석(1438)이 공칭 및 위치 재정렬된 구성들 사이에서 움직일 때, 자기 액추에이터(112)에 의해 출력된 햅틱 효과들은, 제1 및 제2 프로그램가능 자석들 간의 상호작용이 변경되고 조이스틱(110)에 대한 상이한 프로그램된 저항력 뿐만 아니라 조이스틱(110)에 대한 상이한 프로그램된 스프링력에 기인하기 때문에 가변 또는 변경된다. 바꿔 말하자면, 제2 프로그램가능 자석(1438)의 미리 프로그램된 패턴은 제2 프로그램가능 자석(1438)이 제1 또는 공칭 구성에 있을 때, 제1 햅틱 효과가 조이스틱(110)에 출력되고 제2 프로그램가능 자석(1438)이 제2 또는 위치 재정렬된 구성에 있을 때, 제2 햅틱 효과가 조이스틱(110)에 출력되도록 제1 프로그램가능 자석(1432)의 미리 프로그램된 패턴에 대해 이동가능하고, 제1 및 제2 햅틱 효과들은 서로 상이하다. 예를 들어, 제2 프로그램가능 자석(1438)이 위치 재정렬된 구성에 있을 때, 제1 및 제2 프로그램가능 자석들은, 공칭 구성에 있을 때 제1 및 제2 프로그램가능 자석들(1432, 1438)의 강도 및 스프링력과 상이한 제어된 또는 프로그램된 힘 또는 강도와 제어된 또는 프로그램된 스프링력에 의해 프로그램된다. 조이스틱(110)에 대하여 가해진 저항력은 물론, 조이스틱(110)의 스프링력도 증가 또는 감소된다. 본 실시예에서, 자기 액추에이터(112)는 조이스틱(110)의 로크-아웃 모드에서 모든 사용자 모션을 방해하는 최대 저항력을 출력할 수 있다.
또한, 저항력과 스프링력 변동 이외에, 광범위한 햅틱 효과들 또는 센세이션들은, 제2 프로그램가능 자석(1438)이 제1 프로그램가능 자석(1432)에 대해 움직일 수 있기 때문에 조이스틱(110)에 출력될 수 있다. 보다 상세하게는, 자기 액추에이터(112)는 하나 이상의 특별한 조이스틱 위치 또는 배치에서 제거되는 조이스틱(110) 상에 저항력을 출력함으로써 조이스틱(110)상에 멈춤을 출력할 수 있다. 이와 같이, 사용자에 의해 느껴지는 멈춤은 클릭과 유사하다. 다른 실시예에서, 자기 액추에이터(112)는 변수를 출력하거나 하나 이상의 특별한 버튼 위치들 또는 배치들에서 조이스틱(110)상의 저항력을 변경함으로써 텍스처 피드백을 출력할 수 있다. 본원의 또 다른 실시예에서, 자기 액추에이터(112)는 케이싱(1466)과 이에 부착된 제2 프로그램가능 자석(1438)을 앞뒤로 빠르게 회전시킴으로써 조이스틱(110)상에 진동을 출력할 수 있다.
본원의 실시예에서, 케이싱(1466)과 제2 프로그램가능 자석(1438)의 움직임은 제2 프로그램가능 자석(438)과 위치 센서(115)의 움직임을 통해 상술한 바와 같이, 위치 센서(111)에 의한 움직임 이벤트의 검출을 통해 시작된다. 본원의 다른 실시예에서, 움직임 이벤트의 검출은 호스트 컴퓨터 시스템으로부터 햅틱 효과 구동 신호를 생성하는 것이 필요치 않으며 제2 프로그램가능 자석(1438)의 움직임은 호스트 컴퓨터 시스템의 프로그래밍에 기초하여 시작된다.
제어기의 사용자 입력 엘리먼트들을 사용하기 위한 상술한 것들과 같은 자기 액추에이터들은 다른 햅틱 애플리케이션들에 적용될 수 있다. 예를 들어, 도 15는 결합된 적어도 하나의 제1 프로그램가능 자석(1532)을 포함하는 착용가능 디바이스(1570)를 예시하며, 이 착용가능 디바이스는 부착된 적어도 하나의 제2 프로그램가능 자석을 갖는 주변장치들 또는 표면들과 상호작용하도록 구성되어 있다. 보다 상세하게는, 착용가능 햅틱 디바이스(1570)는 적어도 제1 프로그램가능 자석(1532)을 포함하고, 표면 컴포넌트(1572)는 복수의 제2 프로그램가능 자석들(15381, 15382)을 포함하고, 프로그램가능 자석들의 대향하는 쌍들은 프로그램된 또는 프로그램화된 특성에 의해 각각 개별적인 또는 별개의 자기 액추에이터(15741, 15742)를 형성하거나 생성한다. 프로그램가능 자석들(1532, 15381, 15382)은 단일 기판 상에 다양한 강도와 극성의 다수의 자기 엘리먼트들을 포함하는 각각의 프로그램가능 자석들이다.
보다 상세하게는, 각각의 자기 액추에이터는 착용가능 햅틱 디바이스가 프로그램된 스프링력 또는 댐핑에 의해 표면 컴포넌트들 상에 플로팅되도록 착용가능 햅틱 디바이스(1570)가 표면 컴포넌트(1572) 상에 자기 방식으로 "매달릴 수 있도록" 동시에 미리 정해진 힘으로 끌어당기거나 밀어내도록 프로그램되는 제1 및 제2 프로그램가능 자석들을 포함한다. 이와 같이, 본원의 실시예들에 따른 자기 액추에이터들은 도 15에 도시된 공칭 구성에서 착용가능 햅틱 디바이스(1570)가 표면 컴포넌트(1572)로부터 제어된 또는 프로그램된 공간 분리 거리만큼 플로팅되거나 호버링되도록 구성되거나 형성되는 한편, 착용가능 햅틱 디바이스에 어떠한 힘도 가해지지 않았을 때에는 표면 컴포넌트(1572)와 착용가능 햅틱 디바이스(1570)가 공칭 구성으로 복귀되도록 제어된 또는 프로그램된 스프링력에 의한 표면 컴포넌트(1572)와 착용가능 햅틱 디바이스(1570)간의 움직임을 허용하도록 구성된다.
착용가능 햅틱 디바이스(1570)가 표면 컴포넌트(1572) 위로 이동되거나 옮겨질 때, 자기 액추에이터는 (착용가능 햅틱 디바이스에 부착된)제1 프로그램가능 자석(1532)과 어느 쪽이든 제2 프로그램가능 자석 사이에 형성되며, 제2 프로그램가능 자석은 제1 프로그램가능 자석(1532)과 대향하거나 마주보고 있다. 각각의 자기 액추에이터(15741, 15742)는 프로그램된 강도와 스프링력 특성을 구비하도록 구성된다. 예를 들어, 실시예에서, 제1 프로그램가능 자석(1532)이 제2 프로그램가능 자석(15381)과 대향하거나 마주보도록 위치할 경우, 자기 액추에이터(15741)는 표면 컴포넌트(1572)로부터 제1 제어된 또는 프로그램된 공간 분리 거리만큼 착용가능 햅틱 디바이스(1570)가 매달려 있도록 프로그램될 수 있으며 또한 제1 제어된 또는 프로그램된 스프링력에 의한 착용가능 햅틱 디바이스(1570)와 표면 컴포넌트(1572)간의 움직임을 허용하도록 프로그램될 수 있다. 제1 프로그램가능 자석(1532)이 제2 프로그램가능 자석(15382)과 대향하거나 마주보도록 위치할 경우, 자기 액추에이터(15742)는 표면 컴포넌트(1572)로부터 제2 제어된 또는 프로그램된 공간 분리 거리만큼 착용가능 햅틱 디바이스(1570)가 매달려 있도록 프로그램될 수 있으며 또한 제2 제어된 또는 프로그램된 스프링력에 의한 착용가능 햅틱 디바이스(1570)와 표면 컴포넌트(1572)간의 움직임을 허용하도록 프로그램될 수 있다. 제1 및 제2 제어된 또는 프로그램된 공간 분리 거리들은 애플리케이션에 따라, 상이한 값들이거나 동일한 값들일 수 있으며, 제1 및 제2 제어된 또는 프로그램된 스프링력은 애플리케이션에 따라, 상이한 값들이거나 동일한 값들일 수 있다. 예를 들어, 착용가능 햅틱 장치(1570)와 그 상부의 제1 프로그램가능 자석(1532)은 제2 프로그램가능 자석(15381)을 누르거나 밀어낼 수 있으며 제2 프로그램가능 자석(15382) 쪽으로 끌어 당기거나 제2 프로그램가능 자석에 부착될 수 있다. 단지 2개의 개별적인 또는 별개의 자기 액추에이터들(15741, 15742)만이 본 명세서에서 기술되었지만, 본 기술분야의 숙련된 자라면 임의 수의 자기 액추에이터들이 형성될 수 있으며 자기 액추에이터들이 상술한 바와 같이 동일한 특성으로 또는 상이한 특성으로 구성되거나 프로그램될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 도 15의 실시예에서, 표면 컴포넌트(1572)는 착용가능 햅틱 장치(1570)가 이동하거나 옮겨질 수 있는 고정된 컴포넌트로서 기술되어 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 표면 컴포넌트(1572)는 가변되는 햅틱 효과들을 생성하기 위해 모터(도시 생략)에 의해 재배향되거나 위치 재정렬될 수 있다.
또한, 착용가능 햅틱 디바이스(1570)가 단지 하나의 제1 프로그램가능 자석을 구비하는 것으로 도시되어 있지만, 본 기술분야의 숙련된 자라면 햅틱 디바이스는 표면 컴포넌트(1572) 상의 복수의 제2 프로그램가능 자석들과 다양한 조합으로 상호작용하기 위해 복수의 제1 프로그램가능 자석을 갖는 표면을 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 도 16은 변형가능 표면(1676)이 이에 결합되는 복수의 제1 프로그램가능 자석들(16321, 16322)을 포함하는 실시예를 예시하고 있으며, 이 변형가능 표면은 이에 결합되는 복수의 제2 프로그램가능 자석들(16381, 16382)을 갖는 표면 컴포넌트(1672)와 상호작용하도록 구성된다. 변형가능 표면(1676)은 변형가능 표면(1676)과 표면 컴포넌트(1672)에 결합된 각각의 프로그램가능 자석들 간의 상호작용으로 인한 형상의 변형 및 변경을 행하도록 구성된다. 보다 상세하게는, 변형가능 표면(1676)은 복수의 제1 프로그램가능 자석들(16321, 16322)을 포함하고, 표면 컴포넌트(1672)는 복수의 제2 프로그램가능 자석들(16381, 16382)을 포함하고, 프로그램가능 자석들의 대향하는 쌍들은 프로그램된 또는 프로그램화된 특성으로 각각 개별적인 또는 별개의 자기 액추에이터(16741, 16742)를 형성하거나 생성한다. 프로그램가능 자석들(16321, 16322, 16381, 16382)은 단일 기판 상에 다양한 강도와 극성의 다수의 자기 엘리먼트들을 포함하는 각각의 프로그램가능 자석들이다. 각각의 자기 액추에이터는 변형가능 표면(1676)이 표면 컴포넌트(1672) 상에 자기 방식으로 "매달릴 수 있도록" 동시에 미리 정해진 힘으로 끌어당기거나 밀어내도록 프로그램되는 제1 및 제2 프로그램가능 자석들을 포함한다. 변형가능 표면(1676)의 구성의 형상은 각각의 자기 액추에이터에 대한 제1 및 제2 프로그램가능 자석간의 제어된 또는 프로그램된 공간 분리 거리에 따라 좌우된다.
예를 들어, 실시예에서, 제1 프로그램가능 자석(16321)은 제2 프로그램가능 자석(16381)과 대향하거나 마주보도록 위치하며, 이들 사이에 형성된 자기 액추에이터(16741)는 표면 컴포넌트(1672)로부터 제1 제어된 또는 프로그램된 공간 분리 거리만큼 변형가능 표면(1676)에 매달리도록 프로그램될 수 있다. 제1 프로그램가능 자석(16322)은 제2 프로그램가능 자석(16382)과 대향하거나 마주보도록 위치되고, 이들 사이에 형성된 자기 액추에이터(16742)는 표면 컴포넌트(1672)로부터 제2 제어된 또는 프로그램된 공간 분리 거리만큼 변형가능 표면(1676)에 매달리도록 프로그램될 수 있다. 제1 및 제2 제어된 또는 프로그램된 공간 분리 거리들은 애플리케이션에 따라 상이한 값들이거나 동일한 값들일 수 있다. 단지 2개의 개별적인 또는 별개의 자기 액추에이터들(16741, 16742)만이 본 명세서에서 기술되었지만, 본 기술분야의 숙련된 자라면 임의 수의 자기 액추에이터들이 형성될 수 있으며 자기 액추에이터들이 상술한 바와 같이 동일한 특성으로 또는 상이한 특성으로 구성되거나 프로그램될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 도 16의 실시예에서, 표면 컴포넌트(1672)는 변형가능 표면(1676)의 형상 또는 구성을 좌우하는 고정된 컴포넌트로서 기술되어 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 표면 컴포넌트(1672)는 변형가능 표면(1676)의 형상 또는 구성을 가변하기 위해 모터(도시 생략)에 의해 재배향되거나 위치 재정렬될 수 있다.
본원의 다른 실시예에서, 한 쌍의 대향하는 프로그램가능 자석을 이용하는 것 이외에, 본원의 실시예에 따른 자기 액추에이터들은 가변되는 햅틱 효과들을 출력하기 위해 전자석을 갖는 제1 프로그램가능 자석을 이용할 수도 있다. 햅틱 효과들을 가변하기 위해 제2 프로그램가능 자석이 이동되는 방식과 유사하게, 전자석이 햅틱 효과들을 가변하기 위해 선택적으로 턴온 또는 턴오프될 수 있다.
본 발명에 따른 다양한 실시예가 상술되었지만, 이들은 단지 예시 및 설명에 대해 제공된 것이며 제한적이지 않다는 것을 이해하여야 한다. 관련 기술 분야의 숙련된 자는 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않고 형태 및 상세 사항에 대한 다양한 변경이 이루어질 수 있다는 것을 명백히 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본원의 실시예에 따른 자기 액추에이터들은 구체적으로 기술된 사용자 입력 엘리먼트들, 즉 버튼들, 트리거들, 조이스틱들에 제한되지 않으며, 휠형 엘리먼트들을 포함하는 다른 사용자 입력 엘리먼트들에도 적용될 수 있다. 게다가, 제어기(100)가 모두 3가지 유형의 사용자 입력 소자들, 즉, 버튼들, 트리거들 및 조이스틱들에 대한 자기 액추에이터들을 구비하는 것으로 도시되고 기술되었지만, 본원의 실시예에 따른 자기 액추에이터는 본 분야에 알려진 다른 햅틱 액추에이터들이 제어기의 다른 사용자 입력 엘리먼트들에 햅틱 효과들을 제공하는데 이용될 수 있는 한 하나 이상의 입력 엘리먼트들에 대한 제어기에 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위 및 폭은 임의의 상술한 예시적인 실시예에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위 및 그 균등물에 따라서만 정의되어야 한다. 또한, 본 명세서에 논의된 각각의 실시예 및 본 명세서에 인용된 각각의 참조문헌의 각 특징은 임의의 기타 실시예의 특징과 조합하여 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 본 명세서에 논의된 모든 특허 및 공보는 본 명세서에 그 전문이 참조로 포함된다.

Claims (20)

  1. 햅틱 주변 장치로서,
    하우징;
    사용자 입력 엘리먼트; 및
    상기 하우징내에 위치하며 상기 사용자 입력 엘리먼트에 결합된 자기 액추에이터 -상기 자기 액추에이터는 상기 사용자 입력 엘리먼트에 부착된 제1 프로그램가능 자석과 상기 하우징내에 배치된 제2 프로그램가능 자석을 포함함-
    를 포함하고,
    상기 제1 및 제2 프로그램가능 자석들은 각각 자기 엘리먼트들의 미리 프로그램된 패턴을 가지고 상기 자기 엘리먼트들의 미리 프로그램된 패턴들은 서로 상호작용하여 햅틱 효과들을 상기 사용자 입력 엘리먼트에 출력하고,
    상기 제2 프로그램가능 자석의 자기 엘리먼트들의 미리 프로그램된 패턴은, 상기 제2 프로그램가능 자석이 제1 구성에 있을 때, 제1 햅틱 효과가 상기 사용자 입력 엘리먼트에 출력되고, 상기 제2 프로그램가능 자석이 제2 구성에 있을 때, 제2 햅틱 효과가 상기 사용자 입력 엘리먼트에 출력되도록 상기 제1 프로그램가능 자석의 자기 엘리먼트들의 미리 프로그램된 패턴에 대해 이동가능하고, 상기 제1 및 제2 햅틱 효과는 서로 상이한, 햅틱 주변 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 사용자 입력 엘리먼트는 버튼, 트리거 및 조이스틱으로 구성된 그룹으로부터 선택되는, 햅틱 주변 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 프로그램가능 자석에 결합된 모터를 더 포함하고,
    상기 모터는 상기 제1 프로그램가능 자석의 자기 엘리먼트들의 미리 프로그램된 패턴에 대해 상기 제2 프로그램가능 자석의 자기 엘리먼트들의 미리 프로그램된 패턴을 위치 전환하도록 구성되는, 햅틱 주변 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 모터는 상기 제1 프로그램가능 자석에 대해 상기 제2 프로그램가능 자석을 회전시키도록 구성되는, 햅틱 주변 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 모터는 프로세서로부터 햅틱 효과 구동 신호를 수신하도록 구성되는, 햅틱 주변 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 사용자 입력 엘리먼트에 결합된 위치 센서를 더 포함하고,
    상기 위치 센서는 상기 사용자 입력 엘리먼트의 위치를 검출하도록 구성되고 상기 위치를 상기 프로세서에 송신하도록 구성되는, 햅틱 주변 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 햅틱 효과 구동 신호는 상기 사용자 입력 엘리먼트의 위치에 응답하여 상기 프로세서에 의해 생성되는, 햅틱 주변 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 사용자 입력 엘리먼트의 제1 위치는 제1 햅틱 효과 구동 신호를 생성하여 상기 사용자 입력 엘리먼트에 인가하는 액추에이터에 기인하고, 상기 사용자 입력 엘리먼트의 제2 위치는 제2 햅틱 효과 구동 신호를 생성하여 상기 사용자 입력 엘리먼트에 인가하는 액추에이터에 기인하며, 상기 제1 위치는 상기 제2 위치와 상이하고 상기 제1 햅틱 효과 구동 신호는 상기 제2 햅틱 효과 구동 신호와 상이한, 햅틱 주변 장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 햅틱 주변 장치의 상기 하우징 내에 위치하는, 햅틱 주변 장치.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 햅틱 주변 장치의 상기 하우징으로부터 원격으로 위치하는, 햅틱 주변 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 햅틱 효과들은 저항력, 스프링력, 멈춤(detent), 진동 및 텍스처로 구성되는 그룹으로부터 선택되는, 햅틱 주변 장치.
  12. 햅틱 주변 장치로서,
    하우징;
    사용자 입력 엘리먼트;
    상기 하우징내에 위치하며 상기 사용자 입력 엘리먼트에 결합된 자기 액추에이터 -상기 자기 액추에이터는 상기 사용자 입력 엘리먼트에 부착된 제1 프로그램가능 자석과 상기 하우징내에 배치된 제2 프로그램가능 자석을 포함함- ; 및
    상기 제2 프로그램가능 자석에 결합된 모터
    를 포함하고,
    상기 제1 및 제2 프로그램가능 자석들은 각각 자기 엘리먼트들의 미리 프로그램된 패턴을 가지고 상기 자기 엘리먼트들의 미리 프로그램된 패턴들은 서로 상호작용하여 햅틱 효과들을 상기 사용자 입력 엘리먼트에 출력하고,
    상기 제2 프로그램가능 자석의 자기 엘리먼트들의 미리 프로그램된 패턴은, 상기 제2 프로그램가능 자석이 제1 구성에 있을 때, 제1 햅틱 효과가 상기 사용자 입력 엘리먼트에 출력되고, 상기 제2 프로그램가능 자석이 제2 구성에 있을 때, 제2 햅틱 효과가 상기 사용자 입력 엘리먼트에 출력되도록 상기 제1 프로그램가능 자석의 자기 엘리먼트들의 미리 프로그램된 패턴에 대해 이동가능하고, 상기 제1 및 제2 햅틱 효과는 서로 상이하고;
    상기 모터는 프로세서로부터 햅틱 효과 구동 신호를 수신하도록 구성되고 상기 프로세서로부터의 상기 햅틱 효과 구동 신호에 응답하여 상기 제1 프로그램가능 자석의 자기 엘리먼트들의 미리 프로그램된 패턴에 대해 상기 제2 프로그램가능 자석의 자기 엘리먼트들의 미리 프로그램된 패턴을 위치 전환하도록 구성되는, 햅틱 주변 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 사용자 입력 엘리먼트는 버튼, 트리거 및 조이스틱으로 구성된 그룹으로부터 선택되는, 햅틱 주변 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 모터는 상기 제1 프로그램가능 자석에 대해 상기 제2 프로그램가능 자석을 회전시키도록 구성되는, 햅틱 주변 장치.
  15. 게이밍 시스템으로서,
    호스트 컴퓨터;
    프로세서; 및
    제어기
    를 포함하고,
    상기 제어기는,
    하우징;
    사용자 입력 엘리먼트; 및
    상기 하우징내에 위치하며 상기 사용자 입력 엘리먼트에 결합된 자기 액추에이터
    를 구비하고,
    상기 자기 액추에이터는 상기 사용자 입력 엘리먼트에 부착된 제1 프로그램가능 자석과 상기 하우징내에 배치된 제2 프로그램가능 자석을 포함하고, 상기 제1 및 제2 프로그램가능 자석들은 각각 상기 사용자 입력 엘리먼트에 햅틱 효과들을 출력하기 위해 상호작용하는 자기 엘리먼트들의 미리 프로그램된 패턴을 가지고 상기 제2 프로그램가능 자석의 자기 엘리먼트들의 미리 프로그램된 패턴은 상기 제2 프로그램가능 자석이 제1 구성에 있을 때, 제1 햅틱 효과가 상기 사용자 입력 엘리먼트에 출력되고, 상기 제2 프로그램가능 자석이 제2 구성에 있을 때, 제2 햅틱 효과가 상기 사용자 입력 엘리먼트에 출력되도록 상기 제1 프로그램가능 자석의 자기 엘리먼트들의 미리 프로그램된 패턴에 대해 이동가능하고, 상기 제1 및 제2 햅틱 효과는 서로 상이한, 게이밍 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 호스트 컴퓨터는 태블릿 컴퓨터이고, 상기 제어기는 그 내부에 상기 태블릿 컴퓨터를 수용하도록 구성된 도킹 스테이션 및 핸들을 포함하고, 상기 사용자 입력 엘리먼트는 상기 핸들에 배치되는, 게이밍 시스템.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 프로세서는 제어기에 배치되는, 게이밍 시스템.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 호스트 컴퓨터에 배치되는, 게이밍 시스템.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 사용자 입력 엘리먼트는 버튼, 트리거 및 조이스틱으로 구성된 그룹으로부터 선택되는, 게이밍 시스템.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 제2 프로그램가능 자석에 결합된 모터를 더 포함하고,
    상기 모터는 프로세서로부터 햅틱 효과 구동 신호를 수신하도록 구성되고 상기 프로세서로부터의 상기 햅틱 효과 구동 신호에 응답하여 상기 제1 프로그램가능 자석의 자기 엘리먼트들의 미리 프로그램된 패턴에 대해 상기 제2 프로그램가능 자석의 자기 엘리먼트들의 미리 프로그램된 패턴을 위치 전환하도록 구성되는, 게이밍 시스템.
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